Способ определения замыканий в многослойной структуре из чередующихся между собой проводящих и изолирующих слоев
Сущность: способ состоит в подаче переменного напряжения высокой частоты, обеспечивающей емкостный характер комплексного сопротивления моделей, на две модели многослойной структуры без дефектов с крайними значениями технологического разброса соотношения толщин проводящих и изолирующих слоев с подключением к каждой модели активного сопротивления, измеряют максимальное и минимальное значения суммарного тока через модели и активное сопротивление, причем величину активного сопротивления выбирают такой, чтобы амплитуда тока, протекающего через это сопротивление, имело тот же порядок, что и амплитуда тока через модели, подключая к активному сопротивлению вместо модели контролируемую структуру, измеряют суммарный ток через активное сопротивление и контролируемую структуру, причем считают, что в структуре нет замыканий, если значение измеренного суммарного тока находится в границах максимального и минимального суммарных токов модели. Способ позволяет повысить точность. 2 ил.
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при изготовлении сердечников и экранов магнитных головок, а также магнитопроводов трансформаторов, с целью определения замыканий между пластинами, из которых собраны перечисленные выше изделия. Необходимость такого контроля вызвана получением изделий, в которых малы потери на вихревые токи.
Известен ультразвуковой способ контроля качества соединений в многослойных клеенных конструкциях, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания вводят в контролируемую конструкцию, принимают многократно отраженные эхо-сигналы и по амплитуде принятых сигналов судят о качестве соединений, зная, что затухание сигнала тем больше, чем больше воздушных прослоек между слоями (1). Недостатком данного способа является то, что информация полученная при использовании способа не дает возможности эффективно определить наличие замыканий между пластинами, так как затухание сигнала зависит от величины и количества воздушных прослоек между слоями, а наличие воздушных прослоек в слое клея необязательно приводит к замыканиям между пластинами. Кроме этого сердечники и экраны имеют малую площадь, что не позволяет установить на них преобразователь и приемники колебаний. Известен также ультразвуковой способ контроля качества многослойных изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают поверхностные волны различных частот, принимают прошедшие через изделия колебания и измеряют коэффициент нелинейных искажений, по которому судят о качестве изделия (2). Недостатком данного метода является то, что способ позволяет судить только об отсутствии или наличии воздушных, или каких-либо других прослоек между слоями изделия, так как при хорошем контакте между слоями, в том числе и при наличии замыканий, коэффициент нелинейных искажений будет мал, что снижает эффективность контроля изделия. Известен способ определения обмоток с витковым замыканием в собранном силовом трансформаторе (3), заключающийся в том, что возбуждают трансформатор переменным напряжением, а поврежденную обмотку определяют по характеру изменения показаний индикатора, присоединенного к обмотке искателя. Главным недостатком этого способа является то, что при контроле структуры, состоящей из чередующихся между собой проводящих и изолирующих слоев, картина на регистраторе будет соответствовать ярко выраженной неоднородности, обусловленной двумя видами слоев, поэтому определение интересующих нас дефектов, а именно замыканий между проводящими слоями (пластинами) будет неэффективным. Целью изобретения является повышение точности определения замыканий в многослойной структуре. Поставленная цель достигается тем, что изготавливают две модели контролируемой структуры без замыканий, причем, у первой проводящие слои имеют максимальные размеры, а изолирующие - минимальные, а у второй проводящие слои имеют минимальные размеры, а изолирующие максимальные, при этом, величины размеров слоев определяются технологическим разбросом размеров соответствующих слоев контролируемой структуры, подают поочередно на модели переменное напряжение, частота которого такая, что комплексное сопротивление моделей имеет емкостной характер, затем подключают параллельно в каждой модели активное сопротивление, величина которого выбрана такой, что амплитуда тока через это сопротивление имеет тот же порядок, что и амплитуда тока через модели, и фиксируют границы измерения суммарного тока через модели и сопротивление, после этого параллельно подключают к активному сопротивлению контролируемую структуру и, если суммарный ток не превышает установленные границы, считают, что в структуре нет замыканий. Объект контроля представлен структурой, состоящей из чередующихcя между собой проводящих и изолирующих слоев (пластин и клеевых прослоек). На фиг.1 показана структура, состоящая из четырех проводящих (обозначенных цифрой 1) и трех изолирующих (обозначенных цифрой 2) слоев, а также соответствующая ей эквивалентная электрическая схема, состоящая из последовательно соединенных сопротивлений R1, R2, R3, R4 и емкостей С1, С2, С3; на фиг.2 - та же структура, с подключением к ней сопротивления R. В приведенной эквивалентной схеме резисторы соответствуют активным сопротивлениям проводящих слоев, а емкости соответствуют емкостям, которые образованы двумя соседними проводящими слоями и находящимся между ними слоем изоляции. Реальные пластины и толщина клеевой прослойки имеют разброс размеров, величина которого определяется технологией, способом изготовления и т. д. В зависимости от технологического разброса величины резисторов и емкостей изменяются от Rmin, Сmin до Rmax, Cmax, соответственно. Значения величин R1-R4, С1-С3 можно определить по известным формулам, изменяя длину, ширину и толщину проводящих и изолирующих слоев в зависимости от реального разброса. Если на структуру в точках А, Б подать переменное напряжение U = Uo![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/309/3095936.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8773.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
I32 = I12 + I22 + 2I1I2cos (
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
Необходимо отметить, что
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
I3max2 = I1max2 + I22 + 2I1max.
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
I3min2 = I1min2 + I22 + 2I1min
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
arctg
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/309/3095937.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/309/3095938.gif)
Величины I3max и I3min определяют границы изменения тока I3 в зависимости от технологического разброса для структуры без замыканий. Превышение током I3 величины I3max будет указывать на наличие замыканий. При наличии в структуре короткого замыкания (С2 = 0), ток I3 будет увеличиваться как за счет уменьшения сопротивления Z структуры, так и за счет уменьшения разности
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
I1max2 + I22 < I1min2 + I2 +
+ 2I1min
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/309/3095939.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/309/3095940.gif)
Указанное неравенство определяет граничную величину
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
I2 >
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/309/3095941.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
изготавливают две модели структуры с учетом разброса геометрии слоев, а именно: все проводящие слои имеют минимальные размеры, а изолирующие - максимальные, затем, все проводящие слои имеют максимальные размеры, а изолирующие - минимальные. В обоих случаях структура не имеет замыканий. Таким образом происходит моделирование структур, имеющих величину Z равной Zmax и Zmin. Поочередно подают на модели и параллельно подключенное к ним сопротивление R, переменное напряжение необходимой частоты и амплитуды. Фиксируют разность между суммарными токами при подключении этих двух моделей. Затем закорачивают накоротко один изолирующий слой в модели, имеющей минимальные размеры изолирующих слоев, т.е. имеющей Z равный Zmin. Фиксируют изменение суммарного тока и, если это изменение больше, чем разность суммарных токов, определенная в первом случае, то структуру можно контролировать предложенным способом. Величина сопротивления выбирается такой, что ток через это сопротивление имеет тот же порядок, что и ток через модели. Применение данного изобретения позволит получить следующие преимущества:
возможность проводить контроль на отсутствие замыканий пластин в сердечниках и экранах после склейки;
отбирать сердечники, имеющие малые потери на вихревые токи;
исключить дефектные сердечники из дальнейшего технологического процесса, что позволит повысить частотный диапазон работы магнитной головки, уменьшить разброс каналов магнитной головки по индуктивности, уменьшить разброс каналов по магнитной головке по отдаче, уменьшить разброс экранов магнитной головки по эффективной магнитной проницаемости.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2